INSTRUCTIVO DEL ANALIZADOR BioTech HMB PARA BACTERIAS EN AGUAS DE ENFRIAMIENTO.

I. ? POR QUE ANALIZAR BACTERIAS EN ELLAS?

 

II. METODOS DE ANALISISa. Métodos de cultivosb. Métodos bioquímicos

III. COMO HACER LAS PRUEBAS CON EL HMBIV. INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS DE

LAS PRUEBAS EN LAS MUESTRAS DE AGUAS DE ENFRIAMIENTO.

 

I. POR QUE ANALIZAR ACTIVIDAD BACTERIANA

EN AGUAS DE ENFRIAMIENTO?

POR SAM CYRUS, DE BioTech Internacional, Inc. Traducción del Ing. Guillermo García Cano de Inova, S.A. de C.V., México

A. Efectos Biológicos en Aguas de Enfriamiento

Las aguas de los circuitos de enfriamiento se utilizan para sacar de los mismos el exceso de calor. Como agente de transmisión de calor, el agua es el compuesto más eficaz conocido en la Tierra. Existen, sin embargo, dos efectos indeseables prominentes asociados con el uso del agua en sistemas aereados:

o El agua produce corrosión, y

o Organismos biológicos crecen en aguas contaminadas

 

La Corrosión causada por efectos no biológicos no se considera en este.

La Actividad Biológica es el objeto de este instructivo. Lo siguiente se relaciona con los problemas causados por la actividad biológica en aguas de enfriamiento, con su detección temprana, y con el mejor control de los mismos.

 

Clasificación de la Actividad Biológica en Aguas de Enfriamiento.

Existen varias formas de clasificar las diferentes formas de vida. Para los propósitos del

presente Instructivo, los microorganismos se clasificarán como sigue:

1. Circulantes Libres. Estos son los esféricos, cilíndricos, etc.; organismos que tienen alguna movilidad, pero que no se fijan, por sí mismos, a las superficies. Incluyen los organismos patógenos, que causan enfermedades a los seres humanos.

2. Organismos Sedentarios. Son los que en forma natural se adhieren a las superficies, de masa creciente formando bio-películas.

ORGANISMOS CIRCULANTES LIBRES

La mayoría de las bacterias son de este tipo. Se metabolizan y reproducen circulando libremente, tanto como partículas suspendidas como en la superficie de otras partículas suspendidas (impurezas). Puesto que las aguas de enfriamiento tienden a ser bajas en contenidos de nutrientes, y que además contienen reactivos químicos inhibidores, las bacterias circulantes libres se reproducen muy lentamente en los sistemas bien mantenidos.

ORGANISMOS SEDENTARIOS

Estos incluyen las bacterias formadoras de lama. Todas las formas de microorganismos compiten por los nutrientes disponibles en un determinado ecosistema. Los circulantes libres tienen movilidad limitada, como para nadar y encontrar alimentos. los formadores de lama son pegajosos, sin movilidad. Se fijan a las paredes y esperan que el agua circulante les traiga su alimento. En circuitos

de enfriamiento muy contaminados, (por ejemplo los de fluidos de maquinados metálicos),

los organismos libres circulantes tienen las ventajas y predominan. Pero en ambientes circulantes de bajo contenido de nutrientes (torres de enfriamiento), las bacterias formadoras de lama pueden predominar. Las bacterias formadoras de lama se adhieren a las paredes sobre las que el agua circula. Todas las demás partículas suspendidas en circulación se llevan sobre estas células pegajosas, y algunas de estas partículas se adhieren a la lama. Con el tiempo, lo pegajoso causa que más y más células formadoras de lama crezcan en la masa. Eventualmente, una capa de lama, o bio-película, se forma sobre toda la superficie. Esta capa de bio-película es un excelente aislante que impide que el agua se ponga en contacto con la superficie del cambiador de calor. Los ácidos orgánicos secretados como desechos de los metabolismos bacterianos se depositan entre la bio-capa y la superficie metálica del cambiador de calor, y les causan la corrosión. Esta es corrosión microbialmente inducida (CMI). Los otros sólidos circulantes, incluyendo las bacterias libres, se adhieren también a la bio-capa, y son consumidos. Así es como los organismos formadores de lama dominan en los sistemas de recirculación con bajo contenido de nutrientes.

Mediante esta acción, bacterias y nutrientes son "filtrados" del agua de recirculación por la lama que ha crecido, lo que resulta en una baja densidad de población de bacterias libres circulantes, aunque el sistema esté gravemente sucio por la presencia de bio-película.

Las bacterias circulantes tienen suficiente movilidad para encontrar sus alimentos. Las bacterias sedentarias se pegan a las superficies y esperan que el agua de recirculación les lleve sus alimentos.

Por algunas de sus propiedades únicas, las bacterias patógenas Legionella Pneumophila pueden prosperar en este ambiente. Fue primero identificada como el agente causante del brote de neumonía bacteriana en una Convención de la Legión Americana en Filadelfia en 1976 (de allí su nombre de Enfermedad de los Legionarios).

Se le ha implicado en el Centro Para Control de Enfermedades (EUA) en 150,000 muertes por año en ese país, y muchas mas en el resto del mundo industrializado.

La Legionella es una bacteria gramo-negativa, aeróbica, móvil, y de forma cilíndrica. Esto significa que no absorbe un gramo-mancha, que usa oxígeno, que se puede mover en el ambiente, y que tiene forma de puro (Habano). Puede estar presente en la tierra y en el agua. (ubicuidad). La mayoría de los adultos tienen anticuerpos hacia la Legionella, es decir, han sido expuestos a bajas dosis de ella, y sus sistemas inmunológicos han desarrollado defensas contra sus ataques. Las víctimas son aquellas que tienen problemas en sus sistemas de inmunidad (pacientes de Hospitales, alcohólicos, etc.,)

La Legionella tiene requerimientos nutricionales mas bien complejos que limitan la velocidad a que se puede esparcir en la mayoría de los ambientes. Pero tiene la habilidad de invadir los sistemas de aguas de enfriamiento por las siguientes razones.

Cuando se examinaron secciones de tejidos de víctimas de la enfermedad de los Legionarios, en las autopsias, las bacterias Legionella fueron encontradas creciendo dentro de macrofagios (células que se comen a otras células). No solo esto, sino que estaban dentro de pequeñas vesículas, (células dentro de una célula, dentro de otra célula). En esta forma, las Legionella están protegidas del mundo exterior, y un tanto inmunes a los ataques de los biocidas. Cuando las circunstancias permiten que las Legionellas se multipliquen hasta altas concentraciones dentro del fagio anfitrión, este revienta liberándolas al ambiente extracelular.

En los sistemas de aguas de enfriamiento, el mismo drama se repite con las células que forman la lama, que forman la bio-película, y que hacen el papel de los fagios. Las Legionellas se "esconden" en los vesículas dentro de las células que forman la lama. Esto las hace notablemente resistentes a los biocidas como el Kathon y el cloro. Así pues la lama está implicada en la producción y el almacenado de la Legionella en dos formas: las alimenta de nutrientes y las escuda de los biocidas. Sin la bio-película, las Legionellas son severamente limitadas en las aguas de enfriamiento; controlando la bio-película la Legionella se restringe a niveles despreciables.

La Legionella se esparce a los humanos en forma de neblina aerosol. Cuando la bio-película en las superficies de los cambiadores de calor se deja crecer, captura Legionellas, que migran hacia su interior, y se comienzan a reproducir. Cuando una cantidad suficiente ha sido reproducida, una significativamente grande cantidad de Legionella puede ponerse en circulación, de donde es dispersada en forma de neblina hacia el ambiente exterior y hacia los pulmones de los desafortunados humanos que los inhalen. Esto se tiene con mayor facilidad y frecuencia cuando los tomas de succión de los sistemas de ventilación para los edificios están próximas a las torres de enfriamiento, y los vientos dominantes arrastran o empujan los vapores y neblinas hacia adentro de los edificios.

Los Hospitales son especialmente vulnerables, puesto que tienen numerosos agentes infecciosos (Clamidia, Staph, por ejemplo) presentes y una población de humanos cuyos sistemas de inmunidad están débiles.

Los dispositivos usados en terapias de inhalación se han contaminado en ocasiones con Legionella, siendo así fuentes de serios brotes mortales.

Resumiendo, las bacterias que forman lama tiene la tendencia a dominar en los sistemas de recirculación de aguas con bajos contenidos de nutrientes. Evitando a los formadores de lama se controlan los tres principales problemas biológicos en

los sistemas de enfriamiento, el ensuciamiento de los cambiadores de calor, la corrosión inducida por la bio-película, y el riesgo de la Legionella.

A. Control Biológico en Aguas de Enfriamiento

El control biológico en aguas recirculantes de enfriamiento se hace normalmente dosificando biocidas. Los biocidas populares son típicamente de amplio espectro, y que por eso pueden matar un amplio rango de tipos de células. De la explicación anterior, se demuestra que la formación de bio-película es la principal causante de los problemas de las aguas de enfriamiento: es el agente mecánico que ensucia los cambiadores de calor, haciéndolos ineficientes, induce la corrosión y puede actuar como anfitrión "casero" de la Legionella. En sistemas bien operados y mantenidos, en los que se evita preventivamente la formación de bio-película, la Legionella no podrá alcanzar altas concentraciones. En los sistemas descuidados, que permiten el crecimiento de bio-película, es lo más probable que un amplio espectro de microorganismos contaminantes proliferen significativamente.

La dosificación de los biocidas debe administrarse cuidadosamente. Cuando excesiva pone en riesgo la salud de los seres humanos. Cuando deficiente, problemas de mutaciones pueden ocurrir. Los biocidas son costosos, dando la motivación adicional para buscar la mayor eficiencia en su uso.

 

I. Análisis

La mejor manera de hacer uso eficiente de los biocidas es controlando los sistemas mediante análisis biológicos y dosificando los biocidas en función de sus resultados.

Existen esencialmente dos metodologías de análisis que pueden usarse: Métodos de Cultivo y Métodos Bioquímicos. Los de cultivo requieren de la colocación de una pequeña muestra en una mezcla de nutrientes y de su incubación durante de uno a tres días. Las células viables de la muestra pueden crecer hasta formar colonias, que son visibles, y estas se cuentan como unidades formadoras de colonias por mililitro de muestra. (Cfu/ml). Los métodos de cultivo dan un estimado de la cuenta de células que estaban en la muestra original, sin explicar que estaban haciendo en ella.

Los métodos bioquímicos miden la presencia de ciertas moléculas "marcadoras" que resultan de la actividad biológica. Por ejemplo, el análisis del HMB mide la enzima Catalasa que es producida por células aeróbicas cuando se metabolizan. Otro método bioquímico mide el nivel de las moléculas productoras de energía ATP. Como tales, estos métodos no son

conteos, pero son mediciones de actividades. Bajo ciertas condiciones, las mediciones de actividades pueden correlacionarse con los conteos, pero en lo general no lo son. Típicamente, los resultados de los métodos bioquímicos se obtienen en solo unos cuantos minutos.

Gracias a los resultados inmediatos, las frecuencias de los análisis bioquímicos son usualmente menores. Esto significa un ahorro. Los métodos de cultivos tardan de uno a tres días en producir los resultados, sin explicar que es lo que los microorganismos están haciendo en el sistema. Los métodos bioquímicos producen resultados en minutos, dando información repetible, digital, sobre que tanto están los microorganismos haciendo, pero no los registra a menos que estén metabólicamente activos.

Ambos métodos son útiles. Pero nada de eso cuenta a menos que la muestra analizada pueda dar información que pueda ser utilizada para tratar al sistema en una forma significativa. Como antes explicamos, esta información no está en el agua recirculante. Está en las superficies de los cambiadores de calor. Ya que cuantificar estos crecimientos representa un problema difícil, si no es que insoluble, la solución es usar un "testigo". El análisis debe producir información después de que los microorganismos hubieran crecido hasta niveles detectables, pero antes de que dañen el sistema. El procedimiento y sus productos asociados (patente pendiente en EUA 11/99) son sencillos y confiables. Se describen a continuación. El objetivo: proporcionar información confiable que permita al operador tratar en tal forma que evite el ensuciamiento por bio-película de las superficies del sistema, se logra con este procedimiento.